Osciladores a laser prometem aposentar cristais de quartzo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/08/2014

O novo componente (à esquerda), visto ao lado de um tradicional oscilador a cristal de quartzo (centro) e de uma moeda, para referência de tamanho.
[Imagem: Jiang Li/Kerry Vahala Laboratory/Caltech]

Oscilador a laser

Todos os aparelhos eletrônicos dependem de componentes chamados osciladores, que criam frequências precisas usadas como uma espécie de relógio para determinar seu ritmo de funcionamento.

Agora, pesquisadores desenvolveram uma técnica para estabilizar sinais de micro-ondas na faixa dos gigahertz utilizando como referência um par de feixes de laser, em vez de um cristal de quartzo.

"Os divisores elétricos de frequência amplamente utilizados em eletrônica podem trabalhar em frequências não superiores a 50 ou 100 GHz. Nossa nova arquitetura é uma engrenagem híbrida eletro-óptica que estabiliza um oscilador elétrico de micro-ondas comum em frequências muito mais elevadas, na faixa dos terahertz ou trilhões de ciclos por segundo," explica Jiang Li, do Instituto de Tecnologia da Califórnia.

A referência óptica utilizada pelos pesquisadores é um laser que, a olho nu, não lembra em nada um laser - é um pequeno disco escuro.

Com apenas 6 mm de diâmetro, o componente é ainda menor do que os osciladores de quarto normalmente utilizados, o que o torna adequado para uso nos futuros circuitos fotônicos, que usam fótons em vez de elétrons.

Osciladores de quartzo

Todos se lembram do "clock" dos computadores, mas os osciladores são usados dos relógios de pulso até os equipamentos de radar.

Historicamente - há quase 100 anos - esses osciladores têm sido feitos com cristais de quartzo, que vibram sob ação de uma corrente elétrica para fornecer a referência de frequência.

O problema é que o quartzo só vibra em baixas frequências, na faixa dos megahertz, enquanto hoje os equipamentos estão 1.000 vezes mais exigentes, na faixa dos gigahertz, e já se encaminhando para os terahertz.

Por outro lado, o quartzo vibra de forma tão consistente que hoje se utiliza uma técnica chamada divisão de frequência elétrica para converter sinais de alta frequência em sinais de baixa frequência, e então estabilizá-los usando o cristal.

A expectativa é que os osciladores a laser possam substituir os osciladores a quartzo sem a necessidades desses truques.

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